(57)【要約】【課題】  キャップ締付装置において、キャップの締めトルクと締め角度の双方の適正を図ることによって、キャップ締付けの確実性を高めること。【解決手段】  キャップ締付装置１０であって、チャック回転アクチュエータ１８がキャップ１に付与する締めトルクを検出するトルク検出手段２５Ａと、チャック回転アクチュエータ１８がキャップ１に付与する締め角度を検出する角度検出手段２５Ｂと、適正締めトルクと適正締め角度を組合せた適正締付条件を予め定め、トルク検出手段２５Ａと角度検出手段２５Ｂの検出結果を上記適正締付条件に対比して締付の良否を判別する制御手段２０を有してなるもの。【選択図】  図２
2006137441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャップを把持したチャックを回転して該キャップをボトルにねじ締めするチャック回転アクチュエータを有してなるキャップ締付装置であって、
チャック回転アクチュエータがキャップに付与する締めトルクを検出するトルク検出手段と、
チャック回転アクチュエータがキャップに付与する締め角度を検出する角度検出手段と、
適正締めトルクと適正締め角度を組合せた適正締付条件を予め定め、トルク検出手段と角度検出手段の検出結果を上記適正締付条件に対比して締付の良否を判別する制御手段を有してなるキャップ締付装置。
【請求項２】
前記制御手段が、ボトルに被せたキャップを支持したチャックをチャック回転アクチュエータにより逆転する過程で、キャップのねじ山がボトルのねじ山に対する噛合い開始端に合致したことによるチャックの落下をチャックレベルセンサにより検出し、チャックレベルセンサがチャックの落下を検出したときの角度検出手段の検出角度を締め角度の零点とする請求項１に記載のキャップ締付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はキャップ締付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャップ締付装置として、特許文献１、２に記載の如く、キャップを把持したチャックを回転して該キャップをボトルにねじ締めするチャック回転アクチュエータを有してなるものがある。
【特許文献１】特開2003-81385
【特許文献２】特開2001-247191
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のキャップ締付装置では、チャック回転アクチュエータがキャップに付与する締めトルクを検出するトルク検出手段を有し、トルク検出手段の検出結果が適正締めトルクに達したとき、締付良とみなす。しかしながら、キャップが斜め状態でボトルにねじ締めされたようなとき、必要な締め角度を付与されていないにもかかわらず、トルク値だけが適正締めトルクに達してしまう如くの締付不良を判別できない。
【０００４】
他方、特許文献２のキャップ締付装置では、チャック回転アクチュエータがキャップに付与する締め角度を検出する角度検出手段を有し、角度検出手段の検出結果が適正締め角度に達したとき、締付良とみなす。しかしながら、キャップのねじ山が液かみしてボトルのねじ山に対し滑ってねじ締めされたようなとき、必要な締めトルクを付与されていないにもかかわらず、締め角度だけが適正締め角度に達してしまう如くの締付不良を判別できない。
【０００５】
本発明の課題は、キャップ締付装置において、キャップの締めトルクと締め角度の双方の適正を図ることによって、キャップ締付けの確実性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、キャップを把持したチャックを回転して該キャップをボトルにねじ締めするチャック回転アクチュエータを有してなるキャップ締付装置であって、チャック回転アクチュエータがキャップに付与する締めトルクを検出するトルク検出手段と、チャック回転アクチュエータがキャップに付与する締め角度を検出する角度検出手段と、適正締めトルクと適正締め角度を組合せた適正締付条件を予め定め、トルク検出手段と角度検出手段の検出結果を上記適正締付条件に対比して締付の良否を判別する制御手段を有してなるようにしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１のキャップ締付装置１０は、キャップ１の内周ねじ山１Ａをボトル２の口部の外周ねじ山２Ａに螺着してねじ締めするものである。
【０００８】
キャップ締付装置１０は、架台１１の昇降ガイド１１Ａに上下スライド自在に支持される第１昇降台１２を有し、サーボモータ等の昇降アクチュエータ１３により第１昇降台１２を昇降する。
【０００９】
キャップ締付装置１０は、第１昇降台１２に上下スライド自在に支持される第２昇降台１４を有し、第１昇降台１２に設置した、エアシリンダ等のチャックフローティングアクチュエータ１５により第２昇降台１４を吊下げ支持する。チャックフローティングアクチュエータ１５は、キャップ１を把持したチャック１６をエア圧によりボトルに対してフローティング支持可能にする。
【００１０】
キャップ締付装置１０は、第２昇降台１４に左右一対のチャック１６を設け、第２昇降台１４に設置したエアモータ等のチャック開閉アクチュエータ１７により左右のチャック１６を互いに開閉する。左右のチャック１６は、キャップ１の外周を挟圧把持する締付ローラー１６Ａを有する。チャック開閉アクチュエータ１７はキャップ１を把持するチャック１６をエア圧によりキャップ１に対して開閉する。
【００１１】
キャップ締付装置１０は、第１昇降台１２にサーボモータ等のチャック回転アクチュエータ１８を設置し、チャック回転アクチュエータ１８によりチャック１６の締付ローラー１６Ａを回転する。チャック回転アクチュエータ１８はキャップ１を把持したチャック１６の締付ローラー１６Ａを回転してキャップ１をボトル２にねじ締めする。
【００１２】
尚、キャップ締付装置１０は、チャックレベルセンサ１９を備える。チャックレベルセンサ１９は、第１昇降台１２に固定されたシリンダ１９Ａから突出するピストンロッド１９Ｂの先端部の接点１９Ｃを、第２昇降台１４に設けてある接点１９Ｄに当接し、接点１９Ｃ、１９Ｄの間に通電状態を形成する。第２昇降台１４に設けてあるチャック１６が第１昇降台１２に対して後述する如くに落下すると、接点１９Ｃ、１９Ｄの間の通電が切れ、その落下を検出できる。
【００１３】
キャップ締付装置１０は、図２に示す如く、制御手段２０を有する。制御手段２０は、昇降アクチュエータ１３、チャックフローティングアクチュエータ１５、チャック開閉アクチュエータ１７、チャック回転アクチュエータ１８を締付プログラムに従って制御する制御部２１と、締付プログラム等を記憶する記憶部２２と、締付プログラム等を入力する操作部２３を備える。制御手段２０は、昇降アクチュエータ１３、チャック回転アクチュエータ１８をサーボコントローラ等のコントローラ２４、２５を介して制御し、チャックフローティングアクチュエータ１５、チャック開閉アクチュエータ１７を電空レギュレータ３０、４０を介して制御する。
【００１４】
従って、キャップ締付装置１０の制御手段２０よる基本的なキャップ締付手順は以下の如くなされる。
【００１５】
(1)制御手段２０はチャック開閉アクチュエータ１７により左右のチャック１６を開閉する。チャック開閉アクチュエータ１７によりチャック１６がキャップ１を把持する力を弱くし、チャック１６の締付ローラー１６Ａによりキャップ１を軽く把持する。
【００１６】
(2)制御手段２０は昇降アクチュエータ１３により第１昇降台１２を下降し、チャック１６の締付ローラー１６Ａが把持するキャップ１をボトル２の口部に被せる。このとき、チャック１６を支持している第２昇降台１４はチャックフローティングアクチュエータ１５によりフローティング支持され、キャップ１をボトル２にそっと被せる。
【００１７】
(3)制御手段２０はチャック回転アクチュエータ１８によりチャック１６の締付ローラー１６Ａを逆転する。制御手段２０は、この逆転の過程で、キャップ１のねじ山１Ａがボトル２のねじ山２Ａに対する噛合い開始端に合致したこと（図４（Ａ））により、チャック１６が第１昇降台１２に対して１段の落下を生ずると、このチャック１６の落下をチャックレベルセンサ１９が検出する。チャックレベルセンサ１９がチャック１６の落下を検出したタイミングでチャック１６の締付ローラー１６Ａの逆転を停止する。
【００１８】
(4)制御手段２０はチャック回転アクチュエータ１８によりチャック１６の締付ローラー１６Ａを正転し（図４（Ｂ））、キャップ１をボトル２に螺着する。このとき、チャック開閉アクチュエータ１７によりチャック１６がキャップ１を把持する力を強くし、チャック１６の締付ローラー１６Ａによりキャップ１をしっかりつかむ。また、チャックフローティングアクチュエータ１５による第２昇降台１４のフローティング支持を解除し、チャック１６によってキャップ１をボトル２に押圧する。
【００１９】
キャップ締付装置１０は、キャップ１の締付段階において、（Ａ）上述(1)、(4)の如くにチャック１６がキャップ１を把持する力を調整し、（Ｂ）上述(2)、(4)の如くにキャップ１を把持したチャック１６をボトル２に対して支持する力を調整するため、下記（Ａ）、（Ｂ）の構成を具備する。
【００２０】
（Ａ）チャック１６がキャップ１を把持する力の調整手段
制御手段２０は、キャップ１の締付過程で、チャック１６をキャップ１に対して開閉するためのチャック開閉アクチュエータ１７に必要となる複数種のエア圧が設定されるとともに、キャップ１の締付プログラムの進行に応じて所定のエア圧に対応するエア圧対応信号を発生する。
【００２１】
制御手段２０は、電空レギュレータ３０を有する。電空レギュレータ３０は、制御手段２０からのエア圧対応入力信号に応じてチャック開閉アクチュエータ１７に供給するエア圧を調整する。
【００２２】
制御手段２０は、前述(4)の如く、キャップ１をボトル２に被せてチャック回転アクチュエータ１８に正転信号を出力する締付プログラムを有するものであり、正転信号の出力前（前述(1)）ではチャック開閉アクチュエータ１７に供給するエア圧を低圧（第１のエア圧）に設定し、チャック１６がキャップ１を把持する力を弱くする。また、正転信号の出力後（前述(4)）ではチャック開閉アクチュエータ１７に供給するエア圧を高圧（第２のエア圧）に設定し、チャック１６がキャップ１を把持する力を強くする。
【００２３】
制御手段２０は、キャップ１の締付過程に応じる上述（Ａ）の第１と第２のエア圧を、キャップ１の品種毎に複数組設定してあるものとする。これらの複数組のエア圧は、操作部２３により入力されて記憶部２２に記憶される。
【００２４】
尚、電空レギュレータ３０は、例えば特開平7-36551に記載された公知技術であり、図３に示す如くに構成される。即ち、電空レギュレータ３０は、制御回路３１へのエア圧対応入力信号が増大すると、吸気用電磁弁３２をオン、排気用電磁弁３３をオフする。このため、導入エア圧力が吸気用電磁弁３２を通ってパイロット室３４に印加される。そして、パイロット室３４の圧力が上昇し、ダイヤフラム３５の上面に作用する。その結果、ダイヤフラム３５と連動した給気弁３６Ａが開き、導入エア圧力の一部が出力エア圧力（エア圧）になる。この出力エア圧力は、圧力センサ３７を介して制御回路３１にフィードバックされる。ここで、エア圧対応入力信号に比例した出力エア圧力になるまで訂正動作が働き、常にエア圧対応入力信号に比例した出力エア圧力が得られる。３６Ｂは排気弁である。
【００２５】
従って、本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)キャップ１の締付プログラムの進行に応じて、チャック開閉アクチュエータ１７に供給するエア圧を、電空レギュレータ３０により調整する。従って、キャップ１の締付段階に応じて、チャック開閉アクチュエータ１７により、チャック１６がキャップ１を把持する力を簡易に調整できる。
【００２６】
(b)チャック回転アクチュエータ１８に正転信号を出力する前ではチャック開閉アクチュエータ１７に供給するエア圧を低圧に設定し、正転信号の出力後にはそのエア圧を高圧に設定する。従って、キャップ１をボトル２に被せて正しいねじ締め開始位置に位置付けるまでは、チャック１６によってキャップ１を変形させないように軽くつかむことができる。チャック１６を正転させてキャップ１をねじ締めするときには、チャック１６によってキャップ1をしっかり滑り止め状態でつかむことができる。更に、キャップ１の締付け完了直前には、チャック開閉アクチュエータ１７によりチャック１６がキャップ１を把持する力を更に強くしても良い。
【００２７】
尚、制御手段２０は、キャップ１の締付過程で、チャック開閉アクチュエータ１７に必要となるエア圧を、第１と第２のエア圧の如くに２段に設定するものに限らず、第１〜第３のエア圧の如くに更に細かくエア圧を変更できるように複数組のエア圧を設定できる。
【００２８】
（Ｂ）キャップ１を把持したチャック１６をボトル２に対して支持する力の調整手段
制御手段２０は、キャップ１の締付過程で、チャックフローティングアクチュエータ１５に必要となる複数種のエア圧が設定されるとともに、キャップ１の締付プログラムの進行に応じて所定のエア圧に対応するエア圧対応信号を発生する。
【００２９】
制御手段２０は、電空レギュレータ３０と同一構成の電空レギュレータ４０を有する。電空レギュレータ４０は、制御手段２０からのエア圧対応入力信号に応じてチャックフローティングアクチェータ１５に供給するエア圧を調整する。
【００３０】
本実施例のチャックフローティングアクチュエータ１５は、第１昇降台１２にシリンダを固定し、シリンダから突出するピストンロッドを第２昇降台１４に連結しており、電空レギュレータ４０からのエア圧を、ピストンロッドを収容する下シリンダ室に供給する。そして、制御手段２０は、前述(4)の如く、キャップ１をボトル２に被せてチャック回転アクチュエータ１８に正転信号を出力する締付プログラムを有するものであり、正転信号の出力前（前述(2)）ではチャックフローティングアクチュエータ１５の下シリンダ室に供給するエア圧を高圧（第１のエア圧）に設定し、チャック１６をボトル２に対してフローティング支持する（キャップ１はボトル２に一定の被せ圧で軽く接するものの、ボトル２を押圧しない）。また、正転信号の出力後（前述(4)）ではチャックフローティングアクチュエータ１５の下シリンダ室に供給するエア圧を低圧（第２のエア圧）に設定し、チャック１６がボトル２を一定の押し圧で押圧するようにする。
【００３１】
制御手段２０は、キャップ１の締付過程に応じる上述（Ｂ）の第１と第２のエア圧を、キャップ１の品種毎に複数組設定してあるものとする。これらの複数組のエア圧は、操作部２３により入力されて記憶部２２に記憶される。
【００３２】
尚、チャックフローティングアクチュエータ１５は、電空レギュレータ４０からのエア圧を、ピストンロッドを収容する下シリンダ室と収容しない上シリンダ室の双方に切換え供給するものでも良い。制御手段２０は、チャック回転アクチュエータ１８への正転信号の出力前ではチャックフローティングアクチュエータ１５の下シリンダ室に一定のエア圧（第１のエア圧）を供給してチャック１６をボトル２に対してフローティング支持し、チャック回転アクチュエータ１８への正転信号の出力後にはチャックフローティングアクチュエータ１５の上シリンダ室に一定のエア圧（第２のエア圧）を供給してチャック１６をボトル２に強く押圧し、キャップ１の締付速度を速めることもできる。
【００３３】
従って、本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)キャップ１の締付プログラムの進行に応じて、チャックフローティングアクチュエータ１５に供給するエア圧を、電空レギュレータ４０により調整する。従って、キャップ１の締付段階に応じて、チャックフローティングアクチュエータ１５により、キャップ１を把持したチャック１６をボトル２に対してフローティング支持する力を簡易に調整できる。
【００３４】
(b)チャック回転アクチュエータ１８が正転信号を出力する前には、チャック１６がボトル２に対してフローティング支持されるようにチャックフローティングアクチュエータ１５に供給するエア圧を設定し、正転信号の出力後にはチャック１６がボトル２に対して押圧するようにそのエア圧を設定する。従って、キャップ１をボトル２に被せて正しいねじ締め開始位置に位置付けるまでは、チャック１６によってキャップ１をボトル２に強く被せてボトル２を変形させたり、キャップ１とボトル２のねじ山が食い込むことのないように、チャック１６をフローティング支持してキャップ１をボトル２にそっと被せることができる。チャック１６を正転させてキャップ１をねじ締めするときには、チャック１６によってキャップ１をボトル２に押圧し、キャップ１をボトル２にスムースに締付けできる。
【００３５】
キャップ締付装置１０は、キャップ１の締付の良否を判別するため、以下の構成を具備する。
【００３６】
キャップ締付装置１０は、チャック回転アクチュエータ１８のためのコントローラ２５をトルク検出手段２５Ａ及び角度検出手段２５Ｂとして用いる。
【００３７】
トルク検出手段２５Ａは、コントローラ２５がチャック回転アクチュエータ１８に付与する電流信号に基づき、チャック回転アクチュエータ１８がチャック１６を介してキャップ１に付与する締めトルクＴｘを検出する。
【００３８】
角度検出手段２５Ｂは、コントローラ２５がチャック回転アクチュエータ１８に付与する回転パルス信号に基づき、チャック回転アクチュエータ１８がチャック１６を介してキャップ１に付与する締め角度θｘ（回転角度）を検出する。尚、角度検出手段２５Ｂは、前述したキャップ締付手順の(3)で、チャックレベルセンサ１９がチャック１６の落下を検出したとき（チャック１のねじ山１Ａがボトル２のねじ山２Ａに対する噛合い開始端に合致）の該角度検出手段２５Ｂの検出角度を締め角度θｘの零点（＝θ０）にリセットする。
【００３９】
制御手段２０は、キャップ１の適正締めトルクＴａと適正締め角度θａを組合せた適正締付条件（ＴｘがＴａに達したときに、θｘがθａに達すること）を予め定めてある。Ｔａは下限適正値と上限適正値からなる一定の範囲により規定されても良い。θａは下限適正値と上限適正値からなる一定の範囲により規定されても良い。制御手段２０は、Ｔａとθａの組からなる適正締付条件をキャップ１の品種毎に複数組設定してあるものとする。これらの複数組の適正締付条件は、操作部２３により入力されて記憶部２２に記憶される。
【００４０】
制御手段２０は、図５に示す如く、トルク検出手段２５Ａの検出締めトルクＴｘと角度検出手段２５Ｂの検出締め角度θｘを監視しており、それらのＴｘ、θｘを上述の適正締付条件（Ｔａ，θａ）に対比して締付の良否を判断する。例えば下記Ｌ１〜Ｌ３の如くである。
【００４１】
Ｌ１（適正例）
ＴｘがＴａに達したときに、θｘはθａの範囲内にあり、キャップ１の締めトルクと締め角度の双方が適正であることが判別できる。
【００４２】
Ｌ２（締め角度不良）
ＴｘがＴａに達しても、θｘは未だθａに達しない場合であり、キャップ１が斜め状態でボトル２にねじ締めされた如くの締付不良を判別できる。
【００４３】
Ｌ３（締めトルク不良）
θｘがθａに達しても、Ｔｘが未だＴａに達しない場合であり、キャップ１のねじ山１Ａが内容液を液かみしてボトル２のねじ山２Ａに対し滑りつつねじ締めされた如くの締付不良を判別できる。
【００４４】
従って、本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)トルク検出手段２５Ａと角度検出手段２５Ｂを有し、トルク検出手段２５Ａの検出結果が適正締めトルクＴａに達し、かつ角度検出手段２５Ｂの検出結果が適正締め角度θaに達したとき、締付良とみなすことができる。キャップ１が斜め状態でボトル２にねじ締めされたようなとき、トルク値Ｔｘだけが適正締めトルクＴａに達しても、締め角度θｘが必要とされる適正締め角度θａに達しないことから、締付良とみなせず、締付不良を判別できる。
【００４５】
また、キャップ１のねじ山１Ａが液かみしてボトル２のねじ山２Ａに対し滑ってねじ締めされたようなとき、締め角度θｘだけが適正締め角度θａに達しても、締めトルクＴｘが必要とされる適正締めトルクＴａに達しないことから、締付良とみなせず、締付不良を判別できる。
【００４６】
(b)ボトル２に被せたキャップ１を支持したチャック１６をチャック回転アクチュエータ１８により逆転する過程で、チャックレベルセンサ１９がチャック１６の落下を検出したときの角度検出手段２５Ｂの検出角度を締め角度θｘの零点（＝θ０）とすることにより、角度検出手段２５Ｂにより締め角度θｘを正しく検出できる。
【００４７】
(c)エア圧を電空レギュレータ４０にて制御する場合には、把持されたキャップ１の形状変形（ひずみ）がより抑えられ、より正確な角度検出が行なえることにより、制御の正確性を高め、ひいてはキャップ締付け作業の効率化がより図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１はキャップ締付装置を示す側面図である。
【図２】図２はキャップ締付装置を示す制御系統図である。
【図３】図３は電空レギュレータを示す模式図である。
【図４】図４はキャップのねじ込み状態を示す模式図である。
【図５】図５はキャップの締め角度と締めトルクを示す線図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  キャップ
１Ａ  ねじ山
２  ボトル
２Ａ  ねじ山
１０  キャップ締付装置
１６  チャック
１８  チャック回転アクチュエータ
１９  チャックレベルセンサ
２０  制御手段
２５Ａ  トルク検出手段
２５Ｂ  角度検出手段
【図１】
2006137441.tif 000003
【図２】
2006137441.tif 000004
【図３】
2006137441.tif 000005
【図４】
2006137441.tif 000006
【図５】
2006137441.tif 000007